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萊斯大學(xué)的工程師設(shè)計并建造了玻璃窗 可實現(xiàn)內(nèi)在發(fā)電
萊斯大學(xué)的工程師設(shè)計并建造了玻璃窗 可實現(xiàn)內(nèi)在發(fā)電
萊斯大學(xué)的工程師設(shè)計并建造了玻璃窗，可將陽光或照明從室內(nèi)重定向到邊帶太陽能電池。中心層是用作波導(dǎo)的共軛聚合物。工程師們提出了一種用于下一代能量收集的多彩解決方案：窗戶中的發(fā)光太陽能集中器（LSC）。
在拉斐爾·韋爾杜斯科（Rafael Verduzco）和博士后研究員，賴斯布朗工程學(xué)院的主要作者伊林·李的帶領(lǐng)下，研究小組設(shè)計并建造了平方英尺的“窗戶”，將共軛聚合物夾在兩個透明的丙烯酸板之間。
秘訣：共軛聚合物層
那薄薄的中間層是秘密的調(diào)味料。它旨在吸收特定波長的光并將其引導(dǎo)到襯有太陽能電池的面板邊緣。共軛聚合物是可以根據(jù)特定應(yīng)用的特定化學(xué)或物理性質(zhì)進行調(diào)節(jié)的化合物，例如導(dǎo)電膜或生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的傳感器。
萊斯實驗室的高分子化合物被稱為PNV（用于聚萘二甲酸乙二烯乙烯酯），吸收并發(fā)出紅光，但是調(diào)節(jié)分子成分應(yīng)使其能夠吸收多種顏色的光。訣竅在于，作為波導(dǎo)，它可以接收來自任何方向的光，但會限制光的離開方式，將其集中到將其轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池上。
“這項研究的動機是通過集成光伏技術(shù)來解決建筑物的能源問題，”李說。他是“智能玻璃”競賽的一部分，開始了該項目。“目前，太陽能屋頂是主流解決方案，但是您需要將它們朝向太陽以較大化其效率，而且它們的外觀也不是很令人滿意。
“我們想，為什么我們不能制作彩色，透明或半透明的太陽能集熱器，并將其應(yīng)用于建筑物的外部？李說。
高效轉(zhuǎn)換LED的環(huán)境光
誠然，賴斯團隊測試單元產(chǎn)生的果汁量遠遠少于普通商業(yè)太陽能電池所收集的果汁，后者通常將約20％的陽光轉(zhuǎn)化為電能。
但是LSC窗口永遠不會停止工作。太陽下山時，他們愉快地將建筑物內(nèi)部的光回收為電能。實際上，測試表明，即使日光強100倍，它們在轉(zhuǎn)換LED環(huán)境光方面也比直接日光轉(zhuǎn)換效率更高。
“即使在室內(nèi)，如果舉起一塊面板，邊緣也會看到很強的光致發(fā)光，”李說。Li測試的面板在陽光直射下的功率轉(zhuǎn)換效率高達2.9％，在環(huán)境LED光下的功率轉(zhuǎn)換效率高達3.6％。
“將共軛聚合物用于此應(yīng)用的部分問題在于它們可能不穩(wěn)定并迅速降解，”化學(xué)和生物分子工程以及材料科學(xué)和納米工程學(xué)教授Verduzco說道。“但是近年來，我們在提高共軛聚合物的穩(wěn)定性方面學(xué)到了很多，將來，我們可以對聚合物進行工程設(shè)計，以兼顧穩(wěn)定性和所需的光學(xué)性能。”
實驗室還模擬了面積達120平方英寸的面板的能量返回。他們報告說，這些面板將提供較少的能量，但仍將滿足家庭的需求。
李指出，也可以對聚合物進行調(diào)整，以轉(zhuǎn)換紅外和紫外光的能量，從而使這些面板保持透明。“甚至可以在面板上以圖案印刷聚合物，因此它們可以變成藝術(shù)品。”李說。
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